第一单元 空气 单元教学设计-2026秋教科版科学四年级上册

《1.感受空气》教案

【教材分析】

本课是教科版四年级上册“我们周围的空气”单元的开篇课，是学生从认识固

体、液体过渡到探究气体的关键节点。本课以“空气的存在与核心特征”为核心探

究内容，通过体验式观察、对比实验、小组合作等活动，帮助学生突破“看不见的

物质也是真实存在”的认知难点，建立空气作为气体的科学概念，为后续学习空气

成分、风的形成、空气与生命的关系等内容英定基础，是构建“物质三态”认知体

系的重要桥梁。

【学情分析】

四年级学生已通过生活体验（如呼吸、吹气球、感受风）对空气有直观感知，

但对“空气是一种具有质量、占据空间的物质”这一科学概念缺乏系统认知。学生

动手探究欲望强烈，具备初步的小组合作能力，但抽象思维仍需具象实验支撑，对

“看不见、摸不着的物质“充满好奇心，适合通过趣味实验、实证探究的方式激发

学习兴趣，培养基于证据推理的科学思维。

【教学目标】

科学观念

1.知道空气是无色、无味、透明的真实物质，广泛存在于我们周围的空间中。

2.掌握空气的核心特征：占据空间且可被压缩、有质量、会流动，理解压缩后

的空气具有弹性。

3,认识空气对生命的重要性，知晓人类、动植物的生存离不开空气，空气还能

支持燃烧、助力飞行等。

科学思维

1.通过对比空气与固体（石头）、液体（水）的特征，归纳出气体“无固定形

状、易被压缩”的核心属性。

2.能基于实验现象进行逻辑推理，得出“空气占据空间”“空气有质量”的科

学结论。

探究实践

1.能设计并运用至少3种不同方法（如抓空气、吹泡泡、倒扣杯子）证明空气

的存在，准确描述实验现象。

2.能独立完成“纸团不湿”“天平测空气质量”“空气压缩”等实验，规范记

录实验过程与结果。

3.能通过小组合作梳理空气的核心特征，完成固体、液体、气体特征对比表的

填写。

态度责任

1.对探究空气的奥秘产生浓厚兴趣，感受科学探究的乐趣与成就感。

2.养成基于证据思考问题的实证意识，初步建立“看不见的物质也是真实存在

”的科学观念。

3.关注身边的空气现象与空气质量，增强爱护空气环境的责任感。

【教学重难点】

重点：通过实验探究证明空气是真实存在的物质，掌握空气“占据空间、有质

量、会流动”的核心特征C

难点：理解空气占据空间的相对性（可被压缩），以及通过天平实验现象推理

“空气有质量”的逻辑过程。

【材料准备】

教师准备

课件（空气存在实景图、实验演示视频、物质三态对比动画）、水槽、玻璃杯

、干纸团、天平、相同规格的瘪气球2个、注射器、空气压缩演示器、泡泡水、塑

料袋、吸管、纸条、固体液体气体特征对比展板。

学生小组准备

水槽、玻璃杯、干纸团、注射器、泡泡水、塑料袋、吸管、纸条、实验记录单

、铅笔、固体液体气体特征对比表。

【教学过程】

一、导入：魔术激趣，唤醒认知

1.趣味魔术：教师展示“不漏水的杯子”——将装满水的坡璃杯倒置，用硬纸

板盖住杯口后倒置，水不会流出。提问：“是什么托住了水和纸板？”引发学生猜

测。

2.体验游戏：组织学生用塑料袋“抓空气”，提问：“你抓到空气了吗？你能

描述它的样子吗？”引导学生说出“看不见、摸不着”的直观感受。

3.揭示课题：结合魔术与游戏，引出“空气虽然看不见摸不着，但确实存在”

,揭示课题《感受空气》，明确本节课的探究任务。

设计意图：通过魔术制造认知冲突，快速吸引学生注意力；结合体验游戏唤醒

生活经脸，聚焦“空气是否存在”的核心问题，激发探究欲望。

二、探索：分层实验，探究特征

活动1:寻找空气的踪迹——证明空气存在

1.任务布置：小组合作，利用提供的材料，设计至少3种方法证明空气存在，

记录员负责记录实验方法与现象。

2.自主探究：学生尝试多种方法：

用塑料袋装空气，扎紧袋口观察袋子鼓起；

用吸管吹泡泡，观察泡泡在空中飘动；

将杯子倒扣入水槽，观察杯口冒出的气泡；

用吸管对着纸条吹气，观察纸条飘动。

3.交流分享：各小组展示探究成果，教师总结：空气无色、无味、透明，虽然

看不见摸不着，但能通过多种现象证明它真实存在于我们周围。

活动2:纸团不湿——探究空气占据空间

1.猜测与演示：教师将干纸团放入玻璃杯底部，提问：“把杯子竖直倒扣入装

满水的水槽，纸团会湿吗？”学生猜测后，教师演示实验，展示干燥的纸团。

2.小组验证：学生分组重复实验，验证纸团不湿的现象；尝试倾斜杯子，观察

气泡冒出后纸团的变化。

3.深度探究：用注射器抽取空气，堵住管口后向内推活塞，感受空专被压缩的

阻力；松开活寒，观察活塞回弹，理解“空气占据空间且可被压缩，压缩后的空气

具有弹性”。

4.归纳结论：引导学生总结：空气会占据一定的空间，而且空气的空间可以被

压缩，压缩后还能恢复原状。

活动3:天平测重——探究空气有质量

1.实验准备：将两个相同的瘪气球分别放在天平两端，添加小硅码使天平平衡

,确保气球本身质量一致C

2.实验操作：给其中一个气球充气后放回天平原位置，观察天平倾斜情况。

3.推理分析：天平向充气气球一端倾斜，说明充气后气球质量增加，进而推理

得出：空气有质量。

4.小组验证：学生分组完成实验，记录实验前后天平的状态，强化对“空气有

质量”的认知。

活动4:感受风的形成----探究空气会流动

1.体验活动：用吸管对着纸条吹气，观察纸条飘动；用手扇动空气，感受风的

存在；吹泡泡观察泡泡随风飘动。

2.联系生活：引导学生列举生活中的空气流动现象（如风扇吹风、炊烟袅袅、

国旗飘动），总结：空气会流动，风就是空气流动形成的。

设计意图：通过“存在证明一特征探究一逻辑推理”的分层实验，让学生从直

观感知到理性认知，逐步建立对空气的科学概念，落实探究实践能力的培养。

三、研讨：梳理整合，深化认知

1.知识结构化：提问：“通过今天的探究，你认识了空气的哪些特征？”引导

学生梳理空气“无色无味、占据空间、可被压缩、有质量、会流动”的核心特征，

填写实验记录单。

2.三态对比：发放固体、液体、气体特征对比表，组织学生讨论“空气和水、

石头有什么相同和不同之处”，结合展板总结物质三态的差异：

相同点：都是真实存在的物质，都有质量、占据空间；

不同点：固体有固定形状和体积，液体有固定体积无固定形状，气体无固定形

状和体积且易被压缩。

3.意义拓展：提问：“空气对我们的生活有哪些重要作用？”引导学生从动植

物呼吸、燃烧发电、飞机飞行等角度思考，结合雾霾等环保话题，强化空气的重要

性。

4.教师小结：空气是我们身边不可或缺的物质，它的特征让我们的生活变得丰

富多彩，还有更多关于空气的秘密（如空气的成分）等待我们去探索。

设计意图：通过结构化梳理与三态对比，将零散知识点整合为系统认知；结合

生活与环保话题，拓展科学视野，激发持续探究的内驱力。

四、拓展：延伸实践，强化责任

1.课后观察：观察身边的空气流动现象，记录3个以上实例，拍摄照片或绘制

示意图，下节课分享。

2.创意制作：利用注射器、气球、矿泉水瓶等材料，设计一个“空气压缩动力

小玩具”（如空气动力小车），展示空气可压缩且具有弹性的特点。

3.环保行动：查阅“空气污染物”相关资料，制作一份“保护空气倡议书”，

向冢人或同学宣传爱护空气的方法，下节课进行小组交流。

设计意图：将课堂学习延伸至课外，通过观察、制作、实践巩固对空气特征的

认知，增强学生的环保意识与社会责任感。

【板书设计】

1,感受空气

一、空气的存在

无色、无味、透明，真实存在于周围空间

二、空气的核心特征

占据空间，可被压缩（有弹性）

有质量

会流动（风二空气流动）

三、空气的作用

生命呼吸、支持燃烧、助力飞行

四、物质三态对比

物质形体可压

状态状积缩性

固体固固难

定定

液体不固难

固定定

气体不不易

固定固定

《2.空气能占据空间吗》教案

【教材分析】

本课是教科版四年级上册“物质科学”领域《空气》单元的第二课时，是单元核

心暇念构建的关键环节。它承接第一课《我们周围的空气》中“空气真实存在”的认

知，聚焦空气的核心物理属性——占据空间，为后续探究“空气有质量”“空气可以

流动”等内容奠定基础。课程以“空气是否占据空间”为驱动问题，通过三层递进式

实验，引导学生从直观现象到本质规律，建立“空气是一种具有空间占据性的物质”

的科学概念，帮助学生初步形成“物质占据空间''的普适性认知，培养基于证据的科

学探究思维。

【学情分析】

四年级学生已通过生活观察和前期学习确认空气的存在，但对“占据空间''的科

学蹴念缺乏精准理解，常将空气视为“无物”，忽略其物质属性。学生动手探究热情

高，但实验设计的变量控制能力、现象分析的逻辑推理能力较弱，抽象思维仍依赖

具象感知。因此，需通过对比实验、直观现象的冲突，帮助学生突破认知难点，同

时借助生活情境联结，激发探究兴趣，逐步培养实证意识。

【教学目标】

科学观念

1.明确空气是一种物所，能够占据空间，理解“占据空间”的科学含义。

2.掌握空气占据空间的两大特点：可被压缩（压缩后具有弹性）、可被其他物

质排挤。

3.能列举3个以上生活中利用空气占据空间特点的实例。

科学思维

1.通过对比不同实验的现象差异，归纳空气占据空间的核心特征，提升归纳概

括能力。

2.能识别实验中的关键变量（如容器是否密封、是否排出空气），推理变量与

实验结果的因果关系，发展逻辑推理能力。

探究实践

1.能独立完成“纸团不湿空气压缩对比”“瓶中吹气球”3组实验，准确观察并

记录实验现象。

2.能基于“空气是否占据空间”的问题，设计简单的对比实验方案（如改变容器

密封性）。

3.能加过小组合作，梳理实验结论并进行班级汇报，提升表达与交流能力。

态度责任

1.对空气性质的探究产生持续兴趣，感受科学实验的趣味性与严谨性。

2.养成“用证据说话”的科学态度，建立“空气是可被研究的物质''的认知。

3,主动关注生活中空气占据空间的应用，体会科学与生活的紧密联系，增强科

学应用意识。

［教学重难点］

重点：a识空气能占据空间，掌握“可被压缩、可被排挤”的核心特点。

难点：理解空气占据空间的可变性本质，能通过对比实验的证据推理空气占据

空间的规律。

【材料准备】

教师准备

1.多媒体课件："乌鸦喝水''动画片段、实验操作演示视频、生活应用实例图片

O

2.演示实验材料：大号玻璃杯、干纸巾、水槽、水、10ml注射器（装水+装空

气）、带孔塑料瓶、气球c

3.辅助工具：投影仪、板书磁贴。

学生小组准备

1.实验材料：小号玻璃杯、干纸巾、水槽、清水、10ml注射器2支（1支装空

气、1支装水）、带孔塑料瓶、小气球。

2.记录工具：实验记录单（含3组实验现象表格）、铅笔、彩色笔。

【教学过程】

一、导入：情境设疑，唤醒认知（5分钟）

1.情境引入：播放“乌鸦喝水”动画片段，提问：“乌鸦为什么能喝到水？”引导

学生说出“石头占据了水的空间，水上升”。

2.认知冲突：教师演示“纸团放入玻璃杯倒扣入水”的实验前，提问：“如果把

干纸团放进玻璃杯，倒扣着按进水里，纸团会湿吗？让学生自由猜测，引发认知

分歧。

3.揭示课题：“今天我们就通过实验探究《空气能占据空间吗》，一起解开纸

团不湿的秘密。”

设计意图：用学生熟悉的童话情境唤醒“物质占据空间”的前概念，再通过悬

念实验引发认知冲突，快速聚焦核心问题，激发探究欲望。

二、探索：递进实验，建构概念（25分钟）

活动1：纸团不湿——验证空气占据空间（8分钟）

1.小组实验：学生按步骤操作：①将干纸巾塞进玻璃杯底部（确保不掉落）

;②竖直倒扣玻璃杯，缓慢压入水槽水中（杯口完全浸没）；③停留3秒后竖直

取出，观察纸巾状态；④再将玻璃杯倾斜放入水中，观察现象并记录。

2.现象分析：组织学生交流：“竖直放入时纸团为什么没湿？倾斜时为什么湿

了？’‘引导学生得出结论：杯内的空气占据了空间，阻止水进入；倾斜时空气从缝

隙排出，水占据了原来空气的空间，纸团变湿。

3.记录整理：指导学生将实验现象填入记录曲的对应表格。

活动2：空气压缩实验——探究空间可变性（9分钟）

1,对比实验：学生分组完成两组操作：

组1：用手指堵住注射器（装空气）的管口，用力下压活塞，观察活塞位置变

化，松开手后观察回弹情况，重复2次并记录刻度。

组2：用手指堵住注射器（装水）的管口，用力下压活塞，观察活塞位置变化

,对比与空气实验的差异c

2.归纳结论：小组讨论后汇报：“空气占据的空间可以被压缩，压缩后的空气

有弹性，会恢复原来的空间；而水的空间很难被压缩。''教师补充：这是因为空气

粒子间的空隙大，容易被挤压，水粒子间空隙小。

活动3：瓶中吹气球——探究空气可被排挤（8分钟）

1.操作体验：学生分两步实验：①将小气球塞进带孔塑料瓶，气球口套住瓶

口，用力吹气球，观察能否吹大；②打开瓶底的孔，再次吹气球，对比两次现象

O

2.推理分析：引导学生思考：“密封瓶里的气球为什么吹不大？打开孔后为什

么能吹大？得出结论：密封瓶内的空气占据了空间，气球内的空气无法排挤原有

空气；打开孔后，瓶内空气被排出，气球就能占据瓶内的空间。

设计意图：通过“验证存在一探究变化一拓展应用”的递进实验，让学生从直

观感知到本质理解，逐步建构空气占据空间的科学概念，落实探究实践能力的培养

O

三、研讨：梳理总结，联结生活（8分钟）

1.知识结构化：提问：”通过今天的实验，我们发现空气占据空间有哪些特点

?，，引导学生梳理：空气是物质，能占据空间；可被压缩（有弹性）；可被其他物

质排挤。教师用板书磁贴整理核心知识点。

2.生活联结：组织小组讨论：“生活中哪些地方用到了空气占据空间的特点？”

每组推荐1个实例上台分享（如篮球充气、打气筒、气垫床、保温杯密封等），教

师同步展示对应图片。

3.深度拓展：提问：“为什么空气能被压缩，水却很难？”引导学生初步感知物

质粒子结构的差异，为后续物质属性的学习埋下伏笔。

4.教师小结：“空气是一种能占据空间的物质，它的可压缩、可被排挤的特点

,让我们的生活变得更方便，这就是科学的力量！”

设计意图：通过系统性梳理，将零散的实验结论整合为结构化知识；通过生活

实例联结，深化对科学概念的理解；通过深度提问，拓展学生的科学视野。

四、拓展：延伸探究，实践应用（2分钟）

1.课后实验：用家里的材料（塑料瓶、吸管、橡皮泥、纸团）制作“空气压缩

枪”，演示空气压缩后的力量，下节课分享实验成果。

2.观察记录：寻找生活中3个利用空气占据空间的实例，用“文字+画图”的方

式记录在科学记录本上。

3.拓展阅读：查阅资料，了解空气压缩在汽车刹车、潜水艇上浮下沉中的应用

,感受科学技术的价值。

设计意图：将课堂学习延伸至课外，通过动手制作巩固概念，通过生活观察体

会科学实用性，通过拓展阅读增强科学责任感。

【板书设计】

2,空气能占据空间吗

核心概念：空气是一种物质，能占据空间

特点：

可被压缩（压缩后有弹性）

可被排挤

生活应用：

篮球、打气筒、气垫床、密封容器……

《3.空气占据的空间会改变吗》教案

【教材分析】

本课是教科版四年级上册“空气”单元的第3课，是单元认知链条的关键延伸：

前一课学生已通过实验证实“空气占据空间“，本课聚焦“空气占据空间的可变性”，

通过对比实验、模型建构、生活联结，帮助学生理解空气的可压缩性与强性，为后

续学习压缩空气的实际应用、区分气体与液体的性质差异奠定核心基础。课程以“

空间是否可变”为驱动问题，将宏观现象与微观微粒模型结合，落实“物质的形态与

变化”的科学大概念，培养学生从现象到本质的探究思维。

【学情分析】

学生已掌握“空气占据空间”的基础认知，但对“空间可改变“缺乏直观体验，易

产生“空气被压缩就消失了''的误区；四年级学生动手能力较强，对打气筒、气球等

生活现象充满好奇，但抽象思维仍依赖具象实验支撑，实验中易出现“注射器管口

漏气”“记录数据不精准”等问题，需教师强化操作规范与证据意识。

【教学目标】

科学观念

1.明确空气占据的空间可以被压缩和扩张，压缩后的空气具有弹性。

2.理解空气压缩与扩张的本质是微粒间距离的变化：压缩时微粒间距变小，扩

张时微粒间距变大。

3.列举压缩空气在生活中的3种以上应用场景。

科学思维

1.通过空气与水的压缩对比实验，归纳气体与液体的压缩差异，提升对比分析

与归纳概括能力。

2.结合实验现象与微粒模型，推理空气空间变化的原因，发展从宏观到微观的

逻辑推理能力。

探究实践

1.能小组合作完成“空气与水的压缩、扩张对比实验“，规范操作注射器，准确

记录活塞移动距离与回弹情况。

2.通过捏气球、压皮球、弹纸团等活动，直观感知压缩空气的弹性。

3.能通过画图或语言描述，借助微粒模型解释空气压缩与扩张的原理。

态度责任

1.保持对空气性质探究的好奇心，乐于参与实验与研讨活动。

2.养成严谨的实验习惯，尊重实验数据，树立“用证据说话”的科学态度。

3.关注压缩空气在生活中的应用，体会科学技术对生活的改善作用。

【教学重难点］

重点：稔识空气占据的空间可通过压缩、扩张改变，掌握压缩空气的弹性特点

难点：用微粒模型解释空气压缩与扩张的本质，区分气体与液体的压缩差异。

【材料准备】

教师准备：课件（微粒动画、压缩空气应用案例）、注射器（带刻度）、水、

打气筒、充气皮球、气球、小纸团、投影仪、实验规范操作视频。

学生小组准备：注射器2支（1支抽30ml空气、1支装30ml水，均用橡皮塞

封口）、实验记录单、铅笔、气球1个、小皮球1个、小纸团1个。

备选材料：塑料瓶、橡皮泥（替代注射器做压缩实验）0

【教学过程】

一、导入：现场演示，引发猜想（5分钟）

1.互动演示：教师现场用打气筒给瘪皮球打气，让学生触摸打气前后的皮球，

提问：“皮球从瘪变鼓，里面的空气变多了吗？为什么能装下更多空气？”再捏扁充

气的气球后松开，提问：“气球为什么能弹回原来的样子？空气占据的空间会不会

变？“

2.猜想交流：引导学生说出自己的猜测，如“空气被挤小了”“空气能收缩“，引

出核心问题；空气占据的空间会改变吗？

3.揭示课题：明确本节课将通过实验探究空气的这一特性。

设计意图：用现场互动替代视频，让学生直接感知现象，快速聚焦探究问题，

激发探究兴趣。

二、探索：分层实验，建构概念（20分钟）

活动1：对比实验——空气与水的压缩、扩张差异

1.实验指导：播放实蛉规范操作视频，讲解步骤：

①观察两支注射器的初始刻度（空气、水均为30ml）；

②用力推活塞，记录活塞能到达的最小刻度，观察是否能推动；

③松开活塞，记录活塞回弹后的刻度；

④再用力拉活塞，记录活塞能到达的最大刻度，松开后观察回弹情况。

2.分组实验：小组分工（操作员、记录员、观察员），完成实验并填写记录单

3.现象汇总：各小组汇报数据，教师板书对比:

物质推活塞（压缩）松活塞（回弹）拉活塞（扩张）松活塞（回弹）

空气能推动，刻度大回到接近初始刻能拉动，刻度大回到接近初始刻度

幅变小度幅变大

水几乎无法推动无明显变化几乎无法拉动无明显变化

4.初步结论：空气占据的空间可以被压缩和扩张，而水很难被压缩或扩张。

活动2：体验实验——感知压缩空气的弹性

1.动手体验：

①把气球吹满气，用手捏扁不同部位，感受气球的“反抗力”，松开后观察回

弹：

②把小纸团放在桌面，用捏扁的气球对准纸团松开，观察纸团被弹飞的现象

’③按压充气皮球，体会按压时的阻力，松手后皮球恢复原状。

2.总结特征：引导学生描述感受，得出结论：被压缩的空气具有弹性，会产生

恢复原来体积的力。

活动3：模型建构——用微粒解释原理

1.动画展示：播放空气微粒动画：正常状态下，微粒分散、间距大；压缩时，

微粒被挤压，间距变小；扩张时，微粒间距变大；外力消失后，微粒恢复原来间距

O

2.画图推理：让学生在记录单上画出“正常空气”“压缩空气”“扩张空气”的微粒

状态，教师巡视指导。

3.原理总结；空气由大量微小颗粒组成，颗粒之间有很大空隙，所以能被压缩

或扩张；压缩后微粒间距变小，外力消失后微粒会“推开”周围物体回到原位，因此

压缩空气有弹性。

设计意图：通过“对比实验一体验感知一模型建构”的递进式活动，从宏观现

象到微观本质，逐步落实探究目标，构建科学概念。

三、研讨：梳理拓展，联结生活（10分钟）

1.知识梳理：提问：“空气占据的空间为什么能改变？压缩空气有什么特点？”

引导学生结合实验与模型，用自己的语言总结。

2.差异辨析：讨论：“为什么空气容易被压缩，而水很难被压缩？”结合微粒模

型，明确：液体微粒间距很小，儿乎没有空隙，所以难以被压缩。

3.生活联结：提问：“生活中哪些地方用到了压缩空气的弹性？”引导学生列举

：自行车轮胎、打气筒、气垫床、玩具气枪、汽车安全气囊等，教师补充相关图片

或视频。

4.'教师小结：空气占据的空间可以通过压缩和扩张改变，压缩的空气具有弹性

,这一特性让我们的生活更便捷，还有很多应用等待我们去发现。

设计意图：通过问题引导，将零散的实验现象整合为结构化知识，联结生活实

际，体现科学的应用价值C

四、拓展：课后延伸，深化探究（5分钟）

1.生活调查：完成《压缩空气应用记录表》，寻找3个以上生活实例，用文字

或画图记录，下节课分享C

2.创意制作：用气球、吸管、胶带、小纸团制作“空气动力小车”，体验压缩空

气的动力作用（附简单制作步骤：把气球粘在吸管上，吸管固定在小纸盒上，吹满

气球后松开，观察小车前进）。

3.深度探究:、思考“如果把注射器里的空气换成二氧化碳或氢气，压缩效果会

一样吗？”有条件的学生可查阅资料或尝试实验，记录结果。

设计意图：将课堂学习延伸至课外，通过调查、制作、探究，巩固知识，提升

动手能力与持续探究精神C

【板书设计】

3.空气占据的空间会改变吗

一、空气的特性

占据空间可改变：压缩（微粒间距变小）一扩张（微粒间距变大）

压缩空气有弹性

二、气体VS液体

4压回

质缩性弹性

易能

气一

压缩回弹

7难无

压缩回弹

三、生活应用

轮胎、打气筒、气垫床、安全气囊

《4.空气有质量吗》教案

【教材分析】

本课是教科版四年级上册“空气”单元的第4课，属于单元核心探究课。前两课

学生已建立“空气存在”“空气占据空间”的认知，本课聚焦空气的核心物理属性——

质量，是完善空气性质认知体系的关键环节，也为后续学习空气压强、浮力等内容

奠定基础。课程以“实证探究空气是否有质量”为主线，融合猜测论证、对比实验、

数据推理等科学方法，帮助学生构建“空气是有质量的物质”的科学概念，掌握轻小

物体质量的测量策略，逐步形成“物质可测量属性”的科学观念。

【学情分析】

四年级学生已通过生活观察和前期学习，确认空气的存在及占据空间的特性，

但对“质量”的科学定义模糊，受“空气看不见摸不着”的直观感受影响，普遍持有“

空气没有质量”的错误前概念。学生对动手实验充满热情，但操作天平等测量工具

的熟练度不足，抽象思维发展有限，需借助具象化的实验现象（如天平倾斜）、可

量化的参照物（如豆子）降低认知难度；同时，通过“猜想一验证一修正”的探究过

程，能有效培养学生的实证意识与逻辑思维。

【教学目标】

科学观念

1.明确空气具有质量，且空气质量极轻，可通过简易工具间接测量。

2.理解空气的质量与体积正相关：相同条件下，空气体积越大，质量越大。

科学思维

1.能基于天平实验的现象，推理得出“空气有质量''的结论，建立证据与结论的

逻辑关联。

2.在对比实验中能识别并控制变量（如气球本身、天平初始状态），分析空气

体积与质量的对应关系。

探究实践

1.能规范使用简易天平，独立设计并完成''空气是否有质量”的验证实验。

2.能准确记录实验数据（如豆子数量、天平状态），并用数据说明空气质量的

特点。

3.能基于实验证据，清晰表达自己的探究观点，参与小组研讨与交流。

态度责任

1.保持对空气性质探究的好奇心，养成严谨、细致的实验操作习惯。

2.树立“用证据说话”的实证意识，敢于修正自身错误认知。

3.感知空气质量特性在生活中的应用，增强对身边科学现象的观察与思考。

【教学重难点］

重点：捻过实验探究证明空气具有质量，掌握“空气质量轻、与体积正相关”的

核心特点。

难点：理解实验中“豆子作为质量参照”的逻辑，感知空气质量“轻”的特性，掌

握对比实验的变量控制方法。

【材料准备】

教师准备：多媒体课件（天平操作微课、热气球升空视频）、标准天平、打气

筒、不同大小的气球、豆子、小祛码、弹簧测力计、空气质量趣味演示装置。

学生小组准备：简易天平、打气筒、3个相同规格的气球、豆子、实验记录单

、铅笔、透明胶带、记号笔.

【教学过程】

一、导入：趣味挑战——“称量空气”

1.情境创设：教师手持一个饱满的充气气球，提问：“同学们，谁能想办法称

出这个气球里空气的质量？”

2.认知冲突：引导学生思考，引发“空气看不见摸不着，能称出质量吗？”“空

气到底有没有质量？''的讨论。

3.揭示课题：今天我们就通过科学实验，一起探究《空气有质量吗》，用证据

找到答案。

设计意图：以挑战性问题唤醒学生的探究欲望，快速聚焦核心问题，明确本课

学习任务。

二、探索：分层实验，实证探究

活动1：猜想与论证——空气有质量吗？

1.小组辩论：分组讨论“空气是否有质量“，鼓励学生结合生活经验说出理由（

如“吹气球时感觉气球变重，可能有质量”“空气飘在空中，应该没有质量”）。

2.观点统计：仝班举手表决，统计“认为有质量”和“认为没有质量”的人数，教

师梳理矛盾点，提出“用实验验证猜想'’的要求。

活动2：基础实验——用天平证明空气有质量

1.技能铺垫：播放简易天平操作微课，讲解调平、悬挂物品、添加整码（豆子

）的关键步骤，强调“轻拿轻放、避免晃动”的操作规范。

2.实验步骤：

①将简易天平调平，两端各挂一个未充气的相同气球，确认天平平衡；

②取下一端气球，用打气筒充入适量空气，系紧口后挂回原位置；

③观察天平倾斜方向，向较轻的一端逐个添加豆子，直到天平再次平衡；

④记录实验前、后天平状态及添加的豆子数量，填写实验记录单。

3.现象推理：引导学生分析“充气后天平倾斜，添加豆子后平衡”的现象，得出

结论：空气有质量，豆子的质量约等于充入空气的质量。

活动3：对比实验——空气体积与质量的关系

1.问题驱动：提问“如果给气球充入更多空气，需要添加多少豆子才能让天平

平衡？”

2.实验设计：小组设计对比实验，明确变量为“气球充气量”（用记号笔标记“

小、中、大”三种体积），控制其他条件（气球规格、天平初始状态）不变，重复

基础实验步骤。

3.实践操作：学生分组实验，教师巡视指导，提醒学生准确标记气球大小、记

录豆子数量c

4.结论归纳：引导学生对比不同充气量对应的豆子数量，发现“充餐越多，豆

子数量越多”，推理得出：相同条件下，空气体积越大，质量越大。

设计意图：通过“猜想一验证一拓展”的递进式探究，让学生掌握天平操作方

法，借助具象化的实验证据突破“空气有质量”的认知难点，培养变量控制思维与

实证意识。

三、研讨：深度对话，构建认知

1.证据梳理：提问“我们通过哪些实验现象证明了空气有质量？”引导学生回顾

“大平倾斜”“豆子平衡”等关键证据，强化“用证据说话”的科学思维。

2.特性解读：讨论“为什么我们平时感觉不到空气的质量？”结合实验中“仅需

几颗豆子就能平衡”的现象，理解“空气质量极轻”的特点。

3.逆向思考：提问“如果把气球里的空气慢慢放掉，天平会发生什么变化？为

什么？引导学生反向推理，巩固对空气有质量的认知。

4.生活联结：交流“空气有质量的性质在生活中有哪些应用？”结合热气球升空

、氢气球上浮等实例，拓展科学视野。

5.教师小结：空气是有质量的物质，虽然质量很轻，但可以通过科学方法测量

;空气的质量与体积密切相关，这一特性在生活中有着广泛应用。

设计意图：通过多层次的问题对话，将零散的实验现象转化为结构化的科学知

识，深化对空气质量特性的理解，建立科学概念与生活应用的联结。

四、拓展：课后延伸，自主探究

1.工具拓展：尝试用弹簧测力计测量充气气球的质量，对比与天平测量结果的

差异，分析不同工具的测量特点。

2.创意实验：设计“相同体积不同气体质量对比”实验，查阅资料了解二氧化碳

、氢气的质量特点，尝试用简易工具验证。

3.自制装置：用矿泉水瓶、吸管、豆子制作简易，空气质量测量仪”，测量不同

充气量气球的质量变化，记录实验过程。

设计意图：将课堂探究延伸至课外，通过多样化的实践活动，巩固核心概念，

培养学生的自主探究能力与创新思维。

【板书设计】

4.空气有质量吗

核心问题：空气有质量吗？

实验探究

工具：天平、气球、打气筒、豆子

步骤：调平一挂空球T充气一加豆平衡

现象：充气后天平倾斜，加豆后恢复平衡

科学结论

1.空气有质量，且质量很轻

2.体积越大，质量越大

生活应用：热气球、氢气球升空

《5,空气流动有力量》教案

【教材分析】

本课是教科版四年级上册“天气”单元的第5课，是单元认知链条的关键节点

：前承“空气存在”“空气有质量”的静态空气属性认知，后启“风的成因”“天

气要素观测”的动态天气现象探究。本课以“空气流动产生力量”为核心，通过感

知体验、控制变量实验、生活应用梳理三类递进活动，帮助学生构建“空气流动一

产生力量一影响生活”的逻辑认知模型，理解空气流动力量的本质与特点，为形成

“物质运动与相互作用”的科学观念奠定基础，同时凸显科学知识在生产生活中的

实用价值。

【学情分析】

四年级学生对空气流动有丰富的生活感知（如扇风纳凉、风车转动、风筝飞翔

），但仅停留在现象层面，未形成“空气流动产生力量”的科学概念，且普遍存在

“只有强风才有力量”的认知误区。学生动手探究欲望强烈，具备基础的实验操作

能力，但控制变量设计对比实验、基于现象推理太质的能力仍需引导；对生活中的

科学应用充满好奇，可借助生活化场景激发探究热情，逐步培养实证意识与逻辑思

维。

【教学目标】

科学观念

1.明确空气流动能产生力量，知道风是大规模的空气流动形成的。

2.掌握空气流动产生的力量大小与流速的关系：流速越快，力量越大；流速越

慢力量越小。

3.了解空气流动力量在生活、生产中的常见应用，能说出风力发电、帆船航行

等应用的基本原理。

科学思维

1.能通过对比不同流速下的实验现象，归纳出空气流速与力量大小的关联，提

升归纳推理能力。

2.能运用控制变量法设计实验，基于实验证据推理空气流动产生力量的本质，

发展逻辑思维。

探究实践

1.通过吹纸条、转风车、吹纸船等体验活动，直观感知空气流动的力量。

2.能设计并参与“空气流速与力量大小”的对比实验，规范观察、记录并分析

实验现象。

3.能自主梳理生活中空气流动力量的应用实例，总结其利用空气流动力量的共

同特点。

态度责任

1.对空气流动的科学探究产生浓厚兴趣，感受科学现象的趣味性与实用性。

2.养成基于实验证据思考问题的科学态度，树立“科学源于生活、服务生活”

的观念。

3.关注风力发电等清洁能源的应用，增强环保意识与科学责任感。

【教学重难点】

重点：通过实验验证空气流动能产生力量，掌握空气流速与力量大小的正相关

关系。

难点：运用控制变量法设计对比实验，理解空气流动产生力量的本质（流速与

压强的关联）。

【材料准备】

教师准备：多媒体课件（空气流动现象动图、风力发电实景视频、实验操作微

课）、三档调速风扇、纸条、风车、漏斗、乒乓球、天平、帆船模型、自制简易风

力小车示例。

学生小组准备：纸条、风车、实验记录单、铅笔、吸管、乒乓球、漏斗、小纸

船、硬纸板、小风扇（电池驱动）。

【教学过程】

一、导入：趣味游戏，唤醒认知（5分钟）

1.游戏互动：组织“吹泡泡接力赛”，学生月吸管吹泡泡，观察泡泡被吹动的

轨迹；教师用风扇吹泡泡，对比自然吹气与风扇吹气的泡泡移动距离。

2.问题引导：提问“为什么泡泡会被吹走？风扇吹的泡泡飞得更远？”引导学

生结合日常经验猜测，引出“空气流动”的初步概念。

3.揭示课题：今天我们一起探究《空气流动有力量》，揭开空气流动产生力量

的科学秘密。

设计意图：通过趣味游戏激活学生生活经验，快速聚焦核心问题，激发探究兴

趣，明确学习任务。

二、探索：分层活动，构建认知（25分钟）

活动1:多元体验，感知空气流动有力量（8分钟）

1.分组体验：学生小组完成三项活动：①用嘴吹纸条，观察纸条飘动幅度；②

用不同力度吹风车，记录转动速度；③用吸管吹小纸船，测量移动距离。

2.交流分享：各小组汇报观察结果，教师引导总结：空气流动时，能推动纸条

、风车、纸船发生运动，说明空气流动能产生力量。

3.概念强化：展示“风的形成示意图”，明确：我们日常感受到的风，就是大

规模的空气流动，同样能产生力量（如风吹动树枝、推动帆船）。

活动2:控制变量，探究力量大小的影响因素（10分钟）

1.提出假设：组织小组讨论“空气流动的力量大小可能和什么有关？”鼓励学

生提出“流速快慢”“流动方向”“流动范围”等假设，聚焦核心变量流速。

2.设计实验：引导学生以“纸条飘动幅度”“风车转动速度”为观测指标，设

计控制变量实验：

-实验1：固定纸条位置，用小风扇的低、中、高档位对准纸条吹风，记录不

同档位下纸条的飘动幅度C

-实验2:用漏斗倒扣乒乓球，分别快速吹气和缓慢吹气，观察乒乓球的悬浮

状态。

3.推理分析：学生结合实验记录，归纳得出结论：空气流速越快，产生的力量

越大；流速越慢，力量越小。教师补充流速与压强的关系：流速快的地方压强小，

大气压的作用形成了“力量差”，进一步解释实验现象。

活动3:梳理实例，了解生活应用（7分钟）

1.自主举例：让学生先说出生活中利用空气流动力量的例子（如吹风机、吸尘

器、风筝），教师补充风力发电、飞机机翼等生产与科技应用。

2.资料梳理：分组发放“生活应用资料卡”，学生小组合作梳理不同应用中空

气流动力量的作用方式（如风力发电是将空气流动的动能转化为电能）。

3.视频拓展：播放风力发电场运作视频，引导学生感受空气流动力量在清洁能

源领域的价值。

设计意图：通过“感知一探究一应用”的递进活动，逐步构建核心概念，落实

探究实践能力，联系生活实际凸显科学价值。

三、研讨：深度对话，深化认知（7分钟）

1.知识结构化：提问“空气流动产生力量的关键是什么？力量大小由什么决定

?”引导学生梳理核心逻辑：空气流动一产生力量，流速越快力量越大。

2.原理深化：组织讨论“为什么快速吹气时，漏斗里的乒乓球不会掉下来？”

结合流速与压强的关系，让学生用自己的语言解释现象，深化对空气流动力量本质

的理解。

3.辩证思考：提问“空气流动的力量都是有益的吗？”引导学生举例说明风的

益处（发电、航行）与危害（台风、沙尘暴），培养辩证看待科学现象的思维。

4.教师小结：空气流动产生的力量无处不在，既影响着自然天气，也为人类生

产生活提供了重要能量，我们要学会科学利用这股力量，同时防范其带来的危害。

设计意图：通过系统性提问与辩证思考，将零散知识点整合为结构化体系，深

化认知层次，培养科学思维。

四、拓展：课后实践，延伸认知（3分钟）

1.制作任务：用硬纸板、吸管、转轴等材料制作简易风力小车，测试不同风速

下小车的行驶速度，记录实险数据并分析。

2.观察调查：观察生活中3种以上利用空气流动力量的物品，记录其工作原理

,下节课进行小组分享；有条件的学生可调查本地风力发电站的规模与作用。

3.探究延伸：用吹风机的不同档位吹羽毛，观察羽毛的飞行轨迹，进一步验证

空气流速与力量的关系，尝试画出轨迹图。

设计意图：将课堂学习延伸至课外，通过制作、观察与探究活动巩固核心知识

点，培养学生的实践能力与持续探究兴趣。

【板书设计】

5.空气流动有力量

一、核心概念

空气流动一产生力量；风是大规模空气流动形成的

二、力量大小的影响因素

流速越快，力量越大；流速越慢，力量越小

三、生活应用

A生活：吹风机、吸尘器、风筝

A生产：风力发电、帆船航行

►科技：飞机机翼

《6.我们来做“热气球”》教案

【教材分析】

本课是教科版四年级上册“空气”单元的第6课，是单元知识体系的核心进阶

环节。前几课学生已建立“空气存在、有质量、占据空间”的基础认知，本课聚焦

热空气的流动特性，以“然气球升空”为探究载体，融合观察、制作、对比实验三

类活动，帮助学生构建“热空气密度小、会上升”的核心科学概念，为后续理解风

的形成、大气对流等气象知识搭建关键认知桥梁，同时落实“做中学”的科学学习

理念，提升学生实践与探究能力。

【学情分析】

四年级学生对热气球有直观生活经验，能说出“加热空气”等表面现象，但普

遍存在“热气球被火焰推上去”的错误前概念；具备基本动手操作能力，对实验探

究充满热情，但在变量控制、基于证据推理结论方面缺乏方法指导；安全意识有待

加强，操作易燃材料时需明确规范；对科技应用类主题兴趣浓厚，可通过制作活动

激发探究内驱力，逐步培养实证意识。

【教学目标】

科学观念

1.知道热空气具有上升的性质，冷空气会下降，明确热气球利用热空气上升的

原理升空。

2.初步理解热空气上升的核心原因：热空气温度高、密度小，同体积下比冷空

气更轻。

科学思维

1.通过观察热空气流动的实验现象，归纳热空气“向上流动”的运动特征。

2.能对比冷热空气的温度、重量差异，推理热空气上升的逻辑，并绘制简单的

热空气流动模型图。

探究实践

1.能以小组合作方式完成简易热气球的制作，规范操作并记录加热时长、升空

高度、飞行时长等关键数据。

2.能在教师引导下设计对比实验，明确变量与控制变量，探究影响热气球飞行

效果的因素。

3.能根据实验结果提出1-2条简易热气球的改进方案，并尝试验证。

态度责任

1.对热空气相关科学现象产生持续探究兴趣，感受动手制作与实验探究的乐趣

2.养成基于实验证据分析问题的科学态度，树立“科学原理可服务于生活”的

观念。

3.关注热气球在旅游、航空探测等领域的应月，体会科学技术对社会发展的推

动作用；养成分工合作、安全操作的实验习惯。

【教学重难点】

重点：制作简易热气球，通过观察实验理解热空气上升的核心原理。

难点：用“密度差异”解释热空气上升的原因，规范设计对比实验探究影响热

气球飞行的因素。

【材料准备】

教师准备：课件（热气球应用场景视频、热空气流动动画、错误前概念辨析图

）、电子安全蜡烛、不同规格/厚度的塑料袋、温度计、热空气流动模型图、教学

微课。

学生小组准备：大号薄塑料袋、电子蜡烛/普通蜡烛、打火机、细绳、硬纸板

（蜡烛底座）、剪刀、胶带、秒表、实验记录单、铅笔、不同厚度的备用塑料袋。

【教学过程】

一、导入（5分钟）

1.经验分享：提问“谁见过热气球？能说说你看到的热气球是什么样的吗？”

引导学生分享生活经历，梳理已知认知。

2.情境激疑：播放热气球升空、航空赛事的短视频，追问“热气球为什么能飞

起来？是火焰把它推上去的吗？”引发认知冲突，暴露学生的错误前概念。

3.揭示课题：明确本课任^-“今天我们通过动手制作和实验，揭开热气球

升空的真正奥秘”，板书课题《我们来做“热气球”»O

设计意图：从学生生活经验入手，通过认知冲突聚焦核心问题，快速激发探究

欲望，明确学习目标。

二、探索（2（）分钟）

活动1：探究热空气的流动特性

1.教师演示：点燃电子蜡烛，将轻薄纸条分别置于火焰上方、侧面，引导学生

观察纸条飘动方向；同时用温度计测量火焰上方（10cm处）与周围空气的温度，

记录数据。

2.小组实验：学生分组重复实验，一人操作、一人观察、一人记录，填写“热

空气流动观察记录表”（包含纸条飘动方向、温度差值）。

3.小组汇报：各小组分享观察结果，教师引导小结：热空气温度高，会向上流

动；冷空气温度低，会向下流动。

活动2:制作简易热气球

1.材料分工：明确小组分工（材料员、操作员、记录员、安全员），讲解各材

料作用：塑料袋收集热空气、蜡烛提供热量、硬纸板防止蜡烛倾倒。

2.分步制作：

①用细绳在塑料袋开口处系紧，留出15cm绳段便于手持；

②将蜡烛固定在硬纸板中心，用胶带加固，确保平稳；

③两名学生配合，手持塑料袋开口，将其罩在蜡烛上方（保持6-8cm安全距

离，避免烧破塑料袋）；

④点燃蜡烛，观察塑料袋膨胀过程，当塑料袋完全鼓起且手感明显变轻时，

轻轻松开手，观察升空情况。

3.记录与安全：记录加热时长、升空高度、飞行时长，安全员全程提醒远离易

燃物，实验后及时熄灭蜡烛。

活动3:探究影响热气球飞行的因素

1.问题驱动：提问“为什么有的小组的热气球飞得高、飞得久，有的很快就落

下2你觉得可能和哪些因素有关？”引导学生提出假设（塑料袋大小/厚度、蜡烛

数量、加热时间、环境通风）。

2.设计实验：小组选定一个变量，制定对比实验计划（如“塑料袋厚度对飞行

时长的影响”：保持蜡烛数量、加热时间一致，使用薄/厚两种塑料袋实验），填

写“对比实验计划表”。

3.实验验证：各小组开展实验，记录飞行数据，安全员全程监督操作规范。

设计意图：通过“观察感知一动手制作一对比探究”的递进式活动，让学生从

直观现象到定量实验，逐步构建热空气上升的科学概念，提升探究与合作能力。

三、研讨（1（）分钟）

1.原理建构：提问“热气球为什么能升空？热空气和冷空气有什么本质区别？

”引导学生结合实验数据总结：热空气温度高，分子间隔大，密度小、重量轻，会

向上流动；当热气球内的热空气足够多时，就能铸着塑料袋升空。同时绘制热空气

流动模型图（用红色箭头表示热空气上升，蓝色箭头表示冷空气下降）O

2.问题深化：讨论“为什么热气球升空一段时间后会落下来？”学生结合实验

现象推理：热空气逐渐冷却，密度变大、重量增加，热气球受到的浮力小于重力，

就会下降。

3.生活应用：提问“生活中哪些地方利用了热空气上升的原理？”引导学生列

举油烟机、孔明灯、暖气片装在低处、太阳能热水器等实例，教师补充工业烟囱、

热气球航空探测等应用场景。

4.教师小结：热空气上升是普遍的科学现象，它不仅让热气球飞上天空，还广

泛应用于生活和科技领域，只要我们善于观察、勇于探究，就能发现更多科学奥秘

O

设计意图：通过系统性提问与建模，将实验现象转化为结构化科学概念，联系

生活实际拓展应用视野，深化学生对热空气性质的理解。

四、拓展（5分钟）

1.改进制作：课后尝试改进简易热气球，比如使用更轻薄的环保塑料袋、增加

防风圈、调整蜡烛数量，测试改进后的飞行效果，填写“改进实验记录单”。

2.家庭实验：和家长一起做“纸杯热气球”实验（用两个纸杯套在一起，底部

点燃蜡烛），观察升空现象。

3.资料探究：查阅热气球的发展历史，了解现代热气球的构造（球囊、吊篮、

燃烧器），制作一份科普手抄报，下节课分享。

设计意图：将课堂学习延伸至课外，通过改进制作提升创新能力，通过家庭实

验与资料查阅巩固科学概念，增强科学与生活的联系。

【板书设计】

6.我们来做“热气球”

一、升空原理

热空气上升一温度高、密度小、重量轻

冷空气下降一温度低、密度大、重量重

二、制作步骤

系紧袋口-＞固定蜡烛一罩住加热一松手升空

三、影响飞行的因索

塑料袋大小/厚度、蜡烛数量、加热时间、环境通风

《7.风的成因》教案

【教材分析】

本课是教科版四年级上册“天气”单元的核心探究课，是在学生掌握风的观测

、风向风速测量方法后的进阶学习，聚焦风的形成本质，是构建大气运动认知体系

、理解后续天气变化规律的关键节点。课程以“空气流动形成风”为核心概念，通

过“感知体验一规律探究一模拟验证一生活联结”的递进式活动，帮助学生建立“

冷热不均一气压差片一空气流动一风”的科学模型，引导学生从直观现象走向本质

规律，为形成初步的天气观念搭建核心桥梁，落实科学探究与模型建构的核心素养

O

【学情分析】

四年级学生对风有丰富的直观感知，能说出“风是空气在动”，但普遍存在迷

思概念：认为风是“被外力吹出来的”，对“冷热不均导致气压差”这一核心逻辑

缺乏认知。学生动手能力较强，对实验探究充满热情，但抽象思维仍处于具象向抽

象过渡阶段，需要借助可视化的模拟实脸将大气运动具象化；同时学生对生活中的

大气现象关注度高，可通过生活实例激发探究兴趣，培养基于证据推理的科学思维

O

【教学目标】

科学观念

1.明确风的本质是空气流动，能区分“人为制造的风”与“自然风”的共性特

征。

2.理解风的成因逻辑：地区冷热不均导致空气升降运动，进而形成气压差异，

空气从高压区流向低压区形成风。

3.能列举3个以上生活中因冷热不均形成风的实例，如海陆风、房间通风、浴

霸取暖时的空气流动。

科学思维

1.通过观察模拟实验中烟雾的流动路径，推理冷热空气的运动规律，归纳风的

形成逻辑链条。